(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｓｉ：０．５〜１．１質量％，Ｍｎ：０．６〜２．０質量％，Ｃｕ：０．５〜１．１質量％，Ｔｉ：０．０５〜０．２５質量％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる心材と、
前記心材の一方の面に設けられ、Ｓｉ：０．５質量％を超え１．１質量％以下，Ｍｎ：０．０１〜１．７質量％，Ｚｎ：３．０〜６．０質量％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる厚さ２５〜５０μｍの皮材と、
前記心材の他方の面に設けられ、Ｓｉ：７．０〜１２質量％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる厚さ２５〜５５μｍのろう材とを有し、
前記心材と前記皮材と前記ろう材とが圧延によりクラッドされてなるアルミニウム合金製ブレージングシートであって、
当該アルミニウム合金製ブレージングシートの耐力が１１０〜２１０ＭＰａであり、
当該アルミニウム合金製ブレージングシートを５９５℃で３分間の加熱処理を含む３８０℃以上で２０分間保持した後の前記心材の平均結晶粒径が前記圧延方向において５０μｍ以上３００μｍ未満になることを特徴とするアルミニウム合金製ブレージングシート。
【請求項２】
前記心材は、Ｍｇ：０．０５質量％以上０．４５質量％未満をさらに含有することを特徴とする請求項１に記載のアルミニウム合金製ブレージングシート。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のアルミニウム合金製ブレージングシートを所定形状に成形し、ろう付け工程によりろう付けすることを特徴とする熱交換器の製造方法。
【請求項４】
前記ろう付け工程は、前記アルミニウム合金製ブレージングシートを５８０〜６１０℃で３〜１０分間加熱する工程を含むことを特徴とする請求項３に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項５】
前記ろう付け工程により、前記アルミニウム合金製ブレージングシートであった部位の心材の平均結晶粒径をその圧延方向において５０μｍ以上３００μｍ未満とすることを特徴とする請求項４に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項６】
Ｓｉ：０．５〜１．１質量％，Ｍｎ：０．６〜２．０質量％，Ｃｕ：０．５〜１．１質量％，Ｔｉ：０．０５〜０．２５質量％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる心材と、
前記心材の一方の面に設けられ、Ｓｉ：０．５質量％を超え１．１質量％以下，Ｍｎ：０．０１〜１．７質量％，Ｚｎ：３．０〜６．０質量％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる厚さ２５〜５０μｍの皮材と、
前記心材の他方の面に設けられ、Ｓｉ：７．０〜１２質量％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる厚さ２５〜５５μｍのろう材とを有し、
前記心材と前記皮材と前記ろう材とが圧延によりクラッドされてなるアルミニウム合金製ブレージングシートをろう付けしてなる熱交換器であって、
当該アルミニウム合金製ブレージングシートの耐力が１１０〜２１０ＭＰａであり、
前記心材のろう付け後の平均結晶粒径が前記圧延方向において５０μｍ以上３００μｍ未満であることを特徴とする熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器等に使用されるアルミニウム合金製ブレージングシート及び熱交換器とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、自動車に搭載されるラジエータ等の熱交換器は、アルミニウム合金からなるブレージングシートをそれぞれ成形したチューブ材とフィン材とを所定の形状に組み立て、ろう付けされることにより製造されている。ここで、ブレージングシートとしては、一般的に、心材の一方の主面に皮材（犠牲陽極材）を設け、他方の主面にろう材を設けた３層構造のものが広く用いられている。
【０００３】
近年、自動車の軽量化に伴い、熱交換器にも軽量化，小型化，高性能化が要求されている。そのためにはブレージングシートを構成する材料の薄肉化を図る必要があるが、各構成材料の薄肉化を実現するためには、各構成材料の機械的特性及び耐食性を向上させなければならない。
【０００４】
そこで、ブレージングシートの機械的強度を向上させる方法として、心材にＣｕを含有させる方法が知られており、例えば、Ａｌ−Ｍｎ−Ｃｕ合金からなる心材を用いることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、ブレージングシートの耐食性を向上させる技術として、ろう付け後の心材の平均結晶粒径を３００μｍ以上として、ろうの侵入経路となりやすい心材の結晶粒界を低減させる方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。この特許文献２に開示された技術は、耐食性の重要な要素の一つである耐エロージョン性を改善するものであり、ブレージングシートをろう付けした際にろう材が心材を侵食（エロージョン）することを抑えることによって、心材の局部的な厚さの減少を防止している。
【特許文献１】特開平９−９５７４９号公報（段落［００１１］〜［００１８］等）
【特許文献２】特開２００４−１７１１６号公報（段落［０００７］，［０００８］等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示されたブレージングシートは、皮材にＳｉを十分に添加しないため、Ａｌ−Ｍｎ系金属間化合物が粒界に析出しやすくなり、耐食性が低下するおそれがある。また、皮材の強度が不足するため、ブレージングシートの機械的強度が不十分となるおそれがある。また、特許文献１に開示されたブレージングシートでは、心材にＣｕを添加し、ブレージングシートの機械的強度を向上させているが、必ずしも十分とは言えない。一方、ろう付け前におけるブレージングシートの機械的性質が高すぎると、ブレージングシートの成形性が低下してしまう。そこで、ブレージングシートのろう付け前における機械的特性、特にブレージングシートの耐力を最適化する必要がある。
【０００６】
また、特許文献２に開示された技術では、心材のろう付け後の平均結晶粒径が大き過ぎるために、ろう付け後の機械的強度が低下するという問題がある。また、ろう付け後の心材の平均結晶粒径を大きくするために心材の均質化処理を実施しないため、心材に含まれる添加元素が偏析したままの状態で圧延クラッドがなされる。そのため、ろう付けの際に偏析によって局部溶融が発生するおそれがある。
【０００７】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、ろう付け前において高い成形性を有し、ろう付けの際に良好なろう付け性を示し、さらにろう付け後において優れた耐食性と高い機械的特性を併せ持つアルミニウム合金製ブレージングシートを提供することを目的とする。また、本発明はこのようなアルミニウム合金製ブレージングシートを用いた熱交換器とその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るアルミニウム合金製ブレージングシートは、Ｓｉ：０．５〜１．１質量％，Ｍｎ：０．６〜２．０質量％，Ｃｕ：０．５〜１．１質量％，Ｔｉ：０．０５〜０．２５質量％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる心材と、前記心材の片面に設けられ、Ｓｉ：０．５質量％を超え１．１質量％以下，Ｍｎ：０．０１〜１．７質量％，Ｚｎ：３．０〜６．０質量％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる厚さ２５〜５０μｍの皮材と、前記心材の他面に設けられ、Ｓｉ：７．０〜１２質量％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる厚さ２５〜５５μｍのろう材とを有し、前記心材と前記皮材と前記ろう材とが圧延によりクラッドされてなり、当該アルミニウム合金製ブレージングシートの耐力が１１０〜２１０ＭＰａであり、当該アルミニウム合金製ブレージングシートを５９５℃で３分間の加熱処理を含む３８０℃以上で２０分間保持した後の前記心材の平均結晶粒径が前記圧延方向において５０μｍ以上３００μｍ未満となることを特徴とする。
【０００９】
このように、心材の組成及び加熱処理後の平均結晶粒径を制御することにより、ろう付け前においては成形に適した機械的強度が得られ、ろう付けの際には高いろう付け性が得られるとともに心材の溶融を防止することができ、ろう付け後においては高い耐食性と高い機械的強度を得ることができる。また、皮材の組成と厚さを制御することにより、ろう付けの際には皮材の溶融を防止することができ、ろう付け後には高い機械的強度と高い耐食性（犠牲防食作用）が得られる。さらに、ろう材の組成と厚さを制御することによって、ろう付けの際には心材のエロージョンの発生を防止することができるとともに、優れたろう付け性が得られる。
【００１０】
このアルミニウム合金製ブレージングシートにおいて、心材はＭｇをさらに含有することも好ましく、その場合のＭｇ含有量は０．０５質量％以上０．４５質量％未満とする。
【００１１】
このように所定量のＭｇを添加することにより、ろう付け後におけるブレージングシートの機械的強度をさらに向上させることができる。
【００１２】
本発明に係る熱交換器の製造方法は、前記アルミニウム合金製ブレージングシートを所定形状に成形し、ろう付け工程によりろう付けすることを特徴とする。ここで、前記ろう付け工程は、前記アルミニウム合金製ブレージングシートを５８０〜６１０℃で３〜１０分間加熱する工程を含むことが好ましい。また、前記ろう付け工程により、前記アルミニウム合金製ブレージングシートであった部位の心材の平均結晶粒径を、その圧延方向において５０μｍ以上３００μｍ未満とすることが好ましい。
【００１３】
このような熱交換器の製造方法によれば、前記の通りに機械的強度が高く、耐食性にも優れたアルミニウム合金製ブレージングシートを用いているために、耐久性に優れた熱交換器を得ることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係るアルミニウム合金製ブレージングシートは、ろう付け前において高い成形性を有しているために、ろう接部におけるクリアランスを小さくすることができるので、ろう付けの際の接合性を向上させることができる。また、ろう付けの際には良好なろう付け性が得られ、ろう付け後において優れた耐食性と高い機械的特性とを併せ持つという優れた効果を奏する。したがって、本発明に係るアルミニウム合金製ブレージングシートを用いてなる熱交換器は、製造が容易であり、優れた耐久性を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。図１に本発明に係るアルミニウム合金製ブレージングシート（以下「ブレージングシート」という）の概略構造を表した断面図を示す。ブレージングシート１０は、アルミニウム合金からなる心材１１の一方の面に皮材１２がクラッドされ、他方の面にろう材１３がクラッドされた構造を有している。なお、このブレージングシート１０は、皮材１２が内面側となるチューブに成形され、このチューブは、その内部に冷媒が通流する伝熱管として、例えば自動車のラジエータ等の熱交換器の組み立てに用いられる。
【００１６】
心材１１は、０．５〜１．１質量％のＳｉと、０．６〜２．０質量％のＭｎと、０．５〜１．１質量％のＣｕと、０．０５〜０．２５質量％のＴｉとを含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる。皮材１２は、０．５質量％を超え１．１質量％以下のＳｉと、０．０１〜１．７質量％のＭｎと、３．０〜６．０質量％のＺｎとを含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる。ろう材１３は、７．０〜１２質量％のＳｉを含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる。皮材１２の厚さは２５〜５０μｍであり、ろう材１３の厚さは２５〜５５μｍである。ブレージングシート１０の耐力（０．２％耐力）は１１０〜２１０ＭＰａであり、ブレージングシート１０を５８０〜６１０℃で３〜１０分間加熱処理した後の心材１１の平均結晶粒径は、圧延方向において５０μｍ以上３００μｍ未満となっている。以下にブレージングシート１０を構成する各要素について詳細に説明する。
【００１７】
《心材１１》
［心材１１のＳｉ含有量：０．５〜１．１質量％］
Ｓｉは、Ｍｎと共存させた場合にＡｌ−Ｍｎ−Ｓｉ系金属間化合物を形成し、粒内に微細に分布して、心材１１の機械的強度の向上に寄与する。またＳｉは、Ｍｇと共存させた場合にＭｇ２Ｓｉを形成し、ろう付け後の機械的強度を向上させる。Ｓｉ含有量が０．５質量％未満ではこれらの効果が小さく、しかもＡｌ−Ｍｎ系金属間化合物が粒界に析出しやすくなるために耐食性が低下する。一方、Ｓｉ含有量が１．１質量％を超えると、心材１１の固相線温度が低下するため、ろう付けの際に心材１１が溶融する。したがって、心材１１におけるＳｉ含有量は、０．５〜１．１質量％とする。
【００１８】
［心材１１のＭｎ含有量：０．６〜２．０質量％］
Ｍｎは、前記した通り、Ａｌ及びＳｉと反応してＡｌ−Ｍｎ−Ｓｉ系金属間化合物を形成して、ろう付け後の機械的強度を向上させる。Ｍｎ含有量が０．６質量％未満では、このＡｌ−Ｍｎ−Ｓｉ系金属間化合物量が減少してＳｉ固溶量が増加し、心材１１の固相線温度が低下して、ろう付けの際に心材１１が溶融する。一方、Ｍｎ含有量が２．０質量％を超えると、Ａｌ−Ｍｎ−Ｓｉ系巨大金属間化合物が形成され、耐食性と成形性が低下する。したがって、心材１１におけるＭｎ含有量は、０．６〜２．０質量％とする。
【００１９】
［心材１１のＣｕ含有量：０．５〜１．１質量％］
Ｃｕは電位を貴にする性質があるため、耐食性を向上させる。Ｃｕ含有量が０．５質量％未満では、皮材１２との電位差が不十分となり、耐食性が低下する。一方、Ｃｕ含有量が１．１質量％を超えると、心材１１の固相線温度が低下するため、ろう付けの際に心材１１が溶融する。したがって、心材１１におけるＣｕ含有量は、０．５〜１．１質量％とする。
【００２０】
［心材１１のＴｉ含有量：０．０５〜０．２５質量％］
ＴｉはＡｌ合金中でＡｌ−Ｔｉ系金属間化合物を形成して層状に分散する。Ａｌ−Ｔｉ系金属間化合物は電位が貴であるため腐食形態が層状化し、厚さ方向への腐食（孔食）に進展し難くなる効果がある。Ｔｉ含有量が０．０５質量％未満では腐食形態の層状化効果が小さく、０．２５質量％を超えると、Ａｌ−Ｔｉ系巨大金属間化合物が形成されることにより、成形性と耐食性が低下する。したがって、心材１１におけるＴｉ含有量は、０．０５〜０．２５質量％とする。
【００２１】
［心材１１のＭｇ含有量：０．０５質量％以上０．４５質量％未満］
Ｍｇは必要に応じて心材１１に０．０５質量％以上０．４５質量％未満添加される。Ｍｇは前記した通り、ＳｉとＭｇ２Ｓｉを形成して時効析出し、ろう付け後の機械的強度を向上させる。Ｍｇ含有量が０．０５質量％未満ではこの効果が小さい。一方で、Ｍｇはフラックスろう付け性を低下させる作用があるため、Ｍｇ含有量が０．４５質量％以上になると、ろう付けの際にろう材１３にＭｇが拡散し、ろう付け性が低下する。したがって、心材１１におけるＭｇは、任意成分であって必ずしも添加されている必要は無いが、心材１１の機械的強度向上の観点からＭｇを添加する場合には、Ｍｇ含有量は、０．０５質量％以上０．４５質量％未満とする。
【００２２】
［心材１１における不可避的不純物等の含有量］
前記Ｓｉ，Ｍｎ，Ｃｕ，Ｔｉ，Ｍｇ以外に、Ｆｅ，Ｃｒ，Ｚｒをそれぞれ０．２質量％以下添加しても本発明の効果を阻害しない。なお、不可避的不純物としてＺｎを１．５質量％以下含有してもよく、Ｉｎ，Ｓｎをそれぞれ０．０３質量％以下含有してもよい。
【００２３】
［心材１１の加熱処理後の平均結晶粒径：５０μｍ以上３００μｍ未満］
ブレージングシート１０を５８０〜６１０℃で３〜１０分間のろう付け相当加熱処理した後の心材１１の圧延方向における平均結晶粒径（以下「加熱後平均結晶粒径」という）が５０μｍ未満となる場合には、ブレージングシート１０を実際にろう付けする際に心材１１の結晶粒界がろう（ろう付けの際にろう材１３の溶融により生成する液相）により侵食される、所謂、心材１１のエロージョンが発生しやすくなる。一方、加熱後平均結晶粒径が３００μｍ以上となる場合には、ろう付け後の機械的強度が低下する。したがって、心材１１として加熱後平均結晶粒径が５０μｍ以上３００μｍ未満となるものを用いる。
【００２４】
前記した５８０〜６１０℃で３〜１０分間というブレージングシート１０の加熱処理条件は、ブレージングシート１０を用いて熱交換器等の製品を組み立てる際の好ましいろう付け条件に相当する。したがって、加熱後平均結晶粒径が５０μｍ以上３００μｍ未満であるということは、ろう付けされた後のブレージングシート１０が、良好な耐エロージョン性と高い機械的強度を有することを意味している。なお、前記した加熱処理条件を外れた場合には、ブレージングシート１０を用いたろう付けは全くできず、製品を組み立てることができないというわけではない。
【００２５】
心材１１の成分組成を前記の通りに規定し、また、後記するように、心材１１（心材用鋳塊）の均質化熱処理の条件、及び、最終冷間圧延における仕上げ加工率（仕上げ冷間加工率）を調整することにより、前記した５８０〜６１０℃で３〜１０分間という加熱処理による心材１０の加熱後平均結晶粒径を５０μｍ以上３００μｍ未満の範囲内に制御することができる。均質化熱処理、仕上げ冷間加工率については後記する。
【００２６】
なお、「心材１１の圧延方向」とは、後述するように、均熱した心材用鋳塊を皮材用圧延板とろう材用圧延板とで挟んで重ね合わせ、熱間圧延によりクラッドして板材とし、さらに所定の冷間圧延等を行ってブレージングシート１０を作製する際の、熱間圧延及び冷間圧延における圧延方向を指し、例えば、熱間圧延及び冷間圧延が圧延ロールにより行われる場合には、圧延ロールによって板材が押し出される一方向を指す。
【００２７】
《皮材１２》
［皮材１２のＳｉ含有量：０．５質量％を超え１．１質量％以下］
Ｓｉは、Ｍｎと共存させた場合にＡｌ−Ｍｎ−Ｓｉ系金属間化合物を形成し、粒内に微細に分布して分散強化に寄与する。またＳｉは、固溶強化によりろう付け後の機械的強度の向上に寄与する。Ｓｉ含有量が０．５質量％以下ではこれらの効果が小さく、また、Ａｌ−Ｍｎ系金属間化合物が粒界に析出しやすくなって耐食性が低下する。一方、Ｓｉ含有量が１．１質量％を超えると、皮材１２の固相線温度が低下するため、ろう付けの際に皮材１２が溶融する。したがって、皮材１２におけるＳｉ含有量は、０．５質量％を超え１．１質量％以下とする。
【００２８】
［皮材１２のＭｎ含有量：０．０１〜１．７質量％］
Ｍｎは、前記した通り、Ａｌ，ＳｉとＡｌ−Ｍｎ−Ｓｉ系金属間化合物を形成して、ろう付け後の機械的強度を向上させるとともに、Ｓｉ単体の粒界への析出を抑制する。Ｍｎ含有量が０．０１質量％未満では、このＡｌ−Ｍｎ−Ｓｉ系金属間化合物数が減少するためＳｉ単体が粒界へ析出し、耐食性が低下する。一方、Ｍｎ含有量１．７質量％を超えると、Ａｌ−Ｍｎ系巨大金属間化合物が形成され、耐食性が低下する。したがって、皮材１２におけるＭｎ含有量は、０．０１〜１．７質量％とする。
【００２９】
［皮材１２のＺｎ含有量：３．０〜６．０質量％］
Ｚｎは電位を卑にする性質があるため、皮材１２を犠牲陽極材として作用させることができる。Ｚｎ含有量が３．０質量％未満では、心材１１との電位差が不十分となり、耐食性が低下する。一方、Ｚｎ含有量が６．０質量％を超えると皮材１２の固相線温度が低下するため、ろう付けの際に皮材１２が溶融する。したがって、皮材１２におけるＺｎ含有量は、３．０〜６．０質量％とする。
【００３０】
［皮材１２における不可避的不純物等の含有量］
前記したＳｉ，Ｍｎ，Ｚｎ以外に、Ｆｅ，Ｃｒ，Ｚｒをそれぞれ０．２質量％以下添加しても本発明の効果を阻害しない。また、不可避的不純物として、Ｃｕを０．２質量％以下含有してもよく、Ｉｎ，Ｓｎをそれぞれ０．０３質量％以下含有してもよい。
【００３１】
［皮材１２の厚さ：２５〜５０μｍ］
皮材１２は、例えば、ブレージングシート１０をラジエータ等の熱交換器のチューブ材として使用する場合において、犠牲陽極材として内面の耐食性を確保するために必須である。皮材１２の厚さが２５μｍ未満では、前記したＺｎ含有量であっても皮材１２の絶対Ｚｎ量が少なくなるため、心材１１に対して電位が十分に卑とならずに、耐食性が低下する。また、ブレージングシート１０をチューブ材に成形する際には、チューブ内面の皮材１２側表面とろう材１３側表面とが接合される場合がある。ここで、心材１１がＭｇを含んでいる場合に皮材１２の厚さが不十分であると、心材１１から拡散するＭｇが皮材１２側表面に塗布されるフラックスと反応してフラックスの酸化皮膜の破壊作用を低下させ、これにより接合部のろう付け性が低下する。一方、皮材１２の厚さが５０μｍを超えると、心材１１へ拡散するＺｎ量が多くなり、心材１１の電位が卑化されて電位差が不十分となり、また、ブレージングシート１０全体の電位が卑化するため腐食速度が速くなり、耐食性が低下する。さらに皮材１２を厚くすると心材１１の絶対厚を薄くせざるを得なくなり、ろう付け後の機械的強度が低下する。したがって、皮材１２の厚さは２５〜５０μｍとする。
【００３２】
《ろう材１３》
［ろう材１３のＳｉ含有量：７．０〜１２質量％］
Ａｌ−Ｓｉ合金は５７７℃程度で溶融し始め、液相がろうとなって流動する。Ｓｉ含有量が７．０質量％未満では、ろうの量が不足して、ろう付け性が低下する。一方、Ｓｉ含有量が１２質量％を超えると、ろうの流動量が増加し、一部が心材１１へ拡散して心材１１を侵食し、心材１１のエロージョンが生じる。したがって、ろう材１３におけるＳｉ含有量は、７．０〜１２質量％とする。
【００３３】
［ろう材１３における不可避的不純物等の含有量］
前記したＳｉ以外に、Ｆｅを０．３質量％以下、Ｔｉを０．０５質量％以下それぞれ添加しても、本発明の効果を阻害しない。なお、不可避的不純物として、Ｚｎ，Ｃｕをそれぞれ２．０質量％以下含有してもよく、Ｉｎ，Ｓｎをそれぞれ０．０３質量％以下含有してもよい。
【００３４】
［ろう材１３の厚さ：２５〜５５μｍ］
ろう材１３はＡｌ−Ｓｉ合金であるため、５７７℃程度で溶融し始め、液相がろうとなって流動して接合部に充填される。厚さが２５μｍ未満では、心材１１にＭｇが含まれている場合に、心材１１から拡散するＭｇがろう材１３の表面に塗布されるフラックスと反応し、フラックスの酸化皮膜の破壊作用を低下させるため、ろう付け性が低下する。一方、厚さが５５μｍを超えると、ろうの流動量が増加して一部が心材１１へ拡散し、心材１１のエロージョンが発生する。したがって、ろう材１３の厚さは２５〜５５μｍとする。
【００３５】
［ブレージングシート１０の耐力；１１０〜２１０ＭＰａ］
ブレージングシート１０の耐力が１１０ＭＰａ未満では、過度の軟化により、成形時に座屈して良好な形状が得られない。一方、ブレージングシート１０の耐力が２１０ＭＰａを超えると、過度の硬化により成形性が低下し、ろう付けの際に安定なフィレットが形成されない。したがって、ブレージングシート１０の耐力は１１０〜２１０ＭＰａとする。
【００３６】
後記するように仕上げ冷間加工率を調整し、さらに必要に応じて仕上げ焼鈍を調整することにより、ブレージングシート１０の耐力を１１０〜２１０ＭＰａの範囲内に制御することができる。仕上げ冷間加工率、仕上げ焼鈍については後記する。
【００３７】
《ブレージングシート１０の製造方法》
次に、ブレージングシート１０の製造方法の一例について説明する。皮材用アルミニウム合金とろう材用アルミニウム合金をそれぞれ、公知の方法で、鋳造、面削、均質化熱処理（以下「均熱」という）して、皮材用鋳塊とろう材用鋳塊を作製する。皮材用鋳塊とろう材用鋳塊をそれぞれ熱間圧延によってそれぞれ所定厚さにして、皮材用圧延板とろう材用圧延板を作製する。一方で、心材用アルミニウム合金を公知の方法で、鋳造、面削し、４４０〜５７０℃×２時間以上、均熱する。心材用アルミニウム合金を所定条件にて均熱することにより、ろう付け加熱処理後の心材１１の平均結晶粒径を５０μｍ以上３００μｍ未満に制御することができる。また、心材用アルミニウム合金に含まれる添加元素の偏析を抑制し、ろう付けの際の心材１１の局部溶融を防止することができる。
【００３８】
次いで、均熱した心材用鋳塊を皮材用圧延板とろう材用圧延板とで挟んで重ね合わせ、４４０℃以上芯材均質化熱処理温度未満の温度で熱処理（再加熱）し、熱間圧延で圧着して板材とする。その後、所定の板厚まで冷間圧延、中間焼鈍を実施し、さらにろう付け加熱処理後の心材１１の平均結晶粒径を５０μｍ以上３００μｍ未満に制御するため、最終冷間圧延を仕上げ冷間加工率が２０〜８５％となるように実施し、所定の板厚に仕上げて、ブレージングシート１０とする。なお、中間焼鈍は３５０〜４００℃で２〜４時間実施することが望ましい。また、最終冷間圧延後、ブレージングシート１０の耐力を１１０〜２１０ＭＰａに制御するため、必要に応じて１５０〜３２０℃で５時間以下の仕上げ焼鈍を実施する。仕上げ焼鈍を実施する場合は、中間焼鈍を省略することが可能である。
【００３９】
《熱交換器の製造方法》
以上に説明した実施形態に係るブレージングシート１０は、アルミニウム合金製の熱交換器の製造に使用することができる。ブレージングシート１０を用いた熱交換器の製造方法は、以下の工程を含むことができる。まず、ブレージングシート１０を熱交換器の部品としての形状に成形する。ブレージングシート１０は、熱交換器の熱交換媒体を流す流路としてのチューブあるいはタンクを構成する部品の形状に成形されうる。ブレージングシート１０は、熱交換を促進するためのフィンとしても成形されうる。
【００４０】
次に、予め成形された部品が、熱交換器としての所定の形状に、組み立てられる。複数のブレージングシート１０を所定の形状に組み合わせることができる。また、ブレージングシート１０と、異なる材料組成からなるアルミニウム製板材とを組み合わせて所定形状を作ることもできる。ブレージングシート１０を含む組立品は、ろう付け炉内に位置付けられ、ろう付けされる（ろう付け工程）。組立品は、例えば窒素環境下で、ろう材の溶融温度まで加熱される。組立品は、例えば、５８０〜６１０℃で３〜１０分間加熱され、その後冷却される。例えば、ろう付け工程は、５９０℃程度の温度で、７分間程度とすることができる。この結果、ろう材は溶融した後に再び固化し、ブレージングシート１０は、ろう材を介して接合される。
【００４１】
この製造方法によると、ろう付け工程によって、ろう付け前にブレージングシート１０であった部位は、その心材の平均結晶粒径がその圧延方向において５０μｍ以上３００μｍ未満となる。こうして、前記の通り、ろう付け前にブレージングシート１０であった部位は高い耐食性と機械的強度とを備える。このようにしてブレージングシート１０を用いて、耐久性に優れる熱交換器が製造される。
【実施例】
【００４２】
次に、本発明に属するものを実施例とし、本発明に属さないものを比較例として、本発明についてより具体的に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００４３】
［供試材の作製］
表１に示す組成を有する心材用アルミニウム合金を鋳造し、面削した。また、表２に示す組成を有する皮材用アルミニウム合金からなる圧延板（以下「皮材用圧延板」という）と、表３及び表４に示す量のＳｉを添加（含有）したろう材用アルミニウム合金からなる圧延板（以下「ろう材用圧延板」という）をそれぞれ作製した。作製した心材用アルミニウム合金を表３，４に示す条件で均熱し、均熱した心材用アルミニウム合金を皮材用圧延板とろう材用圧延板とで表３及び表４に示す組合せで挟んで重ね合わせ、熱間圧延にてクラッドし、続いて冷間圧延を実施し、表３及び表４に示す条件で中間焼鈍を実施し、その後さらに表３及び表４に示す加工率で最終冷間圧延を実施して、３層構造のブレージングシートを作製し、後述する各種試験の供試材とした。なお、一部の供試材については表３及び表４に示す条件で仕上げ焼鈍を実施し、さらに一部の供試材については、仕上げ焼鈍を実施する場合には中間焼鈍を省略した。
【００４４】
［供試材の耐力の評価］
作製した供試材からＪＩＳ５号試験材を切り出して引張試験を行い、耐力を測定した。測定結果を表３及び表４に併記する。耐力の合格基準は、前記した通り、１１０ＭＰａ以上２１０ＭＰａ以下であることとした。
【００４５】
［スプリングバック性の評価］
図２にスプリングバック性の評価のための試験片の加工形状を示す。スプリングバック性の評価は、供試材から面寸法が１５ｍｍ×１０ｍｍとなるように切り出した試験片１５の皮材側表面１６を上向きにし、２ｍｍＲ、９０°のポンチを皮材側表面１６から試験片１５にあてて、試験片１５の圧延方向に平行に９０°曲げて成形し、この成形後のスプリングバック角度θを測定することにより行った。結果を表３及び表４に記す（「ＳＢ角度θ」と略記）。スプリングバック角度θが９４°以下となることを合格基準とした。
【００４６】
［供試材の加熱処理］
供試材から加熱処理用に所定形状のシートを切り出し、このシートの上部に穴を開けて治具に吊り下げ、窒素雰囲気下，５９５℃で３分間の加熱処理を行った。この加熱処理は、供試材すなわちブレージングシートのろう付け後の諸特性を調べるために、供試材のろう付けを擬似した加熱処理であり、供試材の好適なろう付け条件の範囲において行われる。この加熱処理により作製された試料を、以下、「加熱後供試材」ということとする。上記３分間の加熱処理を含め、加熱処理において３８０℃以上の高温に保持されている時間を２０分間とした。
【００４７】
［加熱後供試材の引張強度測定］
加熱後供試材（前記した加熱処理からさらに室温時効１週間経過後のもの）からＪＩＳ５号試験材を切り出し、その引張強度を測定した。測定された引張強度は、供試材すなわちブレージングシートを実際に所定の製品の組み立てのためにろう付けした後の引張強度と考えることができ、この引張強度が１６０ＭＰａ以上であることを合格基準とした。測定結果を表３及び表４に記す（「加熱後引張強度」と略記）。
【００４８】
［加熱後供試材における心材の平均結晶粒径の測定］
加熱後供試材を所定の大きさ（後に行う研磨、エッチング及び粒径測定の作業に適した大きさ）に切断し、一方の面から研磨を開始して、心材の厚さ方向のほぼ中心で面出しを行い、この研磨面を電解液を用いてエッチングし、エッチング面を１００倍で写真撮影した。加熱後供試材を構成している心材の圧延方向における平均結晶粒径は、この写真に基づいて切片法により５カ所の計測値の平均を求めることにより決定し、前記した通り、合格基準を５０μｍ以上３００μｍ未満の範囲とした。測定結果を表３及び表４に記す（「加熱後平均結晶粒径」と略記）。
【００４９】
［ろう付け性の評価］
図３にろう付け性の評価のための試験片の構成を模式的に示す。供試材から面寸法が２５ｍｍ×２０ｍｍの試験片２０を２枚切り出し、これら２枚の試験片２０をそれぞれ図３に示されるように、長手方向中央が突起し、その際にろう材側表面２１が突側となるように成形した。成形された２枚の試験片２０の天辺（長手方向中央の突起した部分の突側表面）にそれぞれ、非腐食性のフラックスを５（±０．２）ｇ／ｍ２で塗布し、天辺どうしを図３に示すように重ね合わせ、前記した加熱処理条件（窒素雰囲気下，５９５℃で３分間）でろう付けした。ろう付け後の試験片２０を切断して樹脂に埋め込み、試験片２０の切断面を研磨し、研磨面におけるフィレット２２の長さを測定した。フィレット２２の長さが４ｍｍ以上である場合に、ろう付け性が良好であると判断した。評価結果を表３及び表４に記す。表３及び表４では、ろう付け性が良好であるとの判断を「○」で、ろう付け性が不良であるとの判断を「×」で、評価を実施できなかったものを「−」でそれぞれ示している。
【００５０】
［耐エロージョン性の評価］
供試材に１０％と２０％の加工率でそれぞれ冷間圧延を付加したものを作製し、これらを前記したろう付けを擬似した加熱処理と同じ条件で加熱処理した。こうして得られた２種類の新たな加熱後供試材及び冷間圧延の付加を行っていない加熱後供試材をそれぞれ切断して樹脂に埋め込み、切断面を研磨してその研磨面を顕微鏡で観察し、心材のエロージョンが発生しているか否かにより、耐エロージョン性を評価した。その評価結果を表３及び表４に記す。表３及び表４では、心材のエロージョンが実質的に発生していないと判断された場合を「○」で、心材のエロージョンが確認されたものを「×」でそれぞれ示している。なお、冷間圧延条件の異なる３種類の加熱後供試材のすべてについて心材のエロージョンが発生していなかったものが実施例に属するとした。
【００５１】
［耐食性の評価］
加熱後供試材から面寸法が６０ｍｍ×５０ｍｍの試験片を切り出し、皮材側表面が試験面となるように、ろう材側表面全体，端面全体及び皮材側表面の外縁５ｍｍ幅の領域を、即乾性接着剤を用いてコーティングした。１１８ｐｐｍのＮａ＋と、５８ｐｐｍのＣｌ−と，６０ｐｐｍのＳＯ４２−と、１ｐｐｍのＣｕ２＋及び３０ｐｐｍのＦｅ３＋を含む水溶液を腐食試験溶液として準備し、接着剤でコーティングされた試験片をこの腐食試験溶液に浸漬させ、腐食試験溶液を８８℃として８時間放置した後に常温にて１６時間放置するサイクルを９０回実施した。この試験終了後に試験片における貫通腐食の発生の有無を観察した結果を表３及び表４に記す。表３及び表４では、貫通腐食が観察されなかったものを「○」で、貫通腐食の発生が確認されたものを「×」でそれぞれ示している。なお、この耐食性の評価は、ろう付け性の評価及び耐エロージョン性の評価の両方で良好な結果が得られた場合についてのみ実施しており、表３及び表４において耐食性の評価を実施していないものについては評価結果を「−」で示している。
【００５２】
【表１】
0005230231.tif 000002
【００５３】
【表２】
0005230231.tif 000003
【００５４】
【表３】
0005230231.tif 000004
【００５５】
【表４】
0005230231.tif 000005
【００５６】
［試験結果］
実施例３１〜４６に係る供試材すなわちブレージングシートは、加熱処理前において、１１０〜２１０ＭＰａという適切な耐力を有しているために、スプリングバック性が良好であり、成形性に優れていることが確認された。このような高い成形性を有するブレージングシートを用いることにより、実際のろう付けの際に、ろう接部におけるクリアランスを小さくすることができるので、ろう付けの際の接合性を向上させ、良好な接合状態を得ることができる。
【００５７】
また、実施例３１〜４６に係る加熱後供試材の心材の圧延方向における平均結晶粒径は、５０μｍ以上３００μｍ未満となっているために、加熱処理後においても高い引張強度を有しており、また、耐エロージョン性も良好であることが確認された。さらに、実施例３１〜４６は、心材，皮材及びろう材が適切な組成を有しており、ろう材と皮材のそれぞれの厚さも適切であるために、ろう付け性，耐エロージョン性及び耐食性の全てにおいて良好な結果が得られた。
【００５８】
一方、比較例５１では、心材におけるＳｉ含有量が不足しているために粒界にＡｌ−Ｍｎ系金属間化合物が析出するとともに、心材におけるＣｕ含有量が不足しているために、皮材との電位差が不十分となり、これにより耐食性が低下した。比較例５２では、心材におけるＭｎ含有量が不足しているために、心材におけるＡｌ−Ｍｎ−Ｓｉ系金属間化合物が減少して固溶Ｓｉ量が増加することにより、心材のエロージョンが発生した。比較例５３では、心材に含有させることができる許容量を超えた量のＭｇが心材に含まれているために、ろう付け性が低下した。比較例５４では、心材におけるＴｉ含有量が過剰なためにＡｌ−Ｔｉ系巨大金属間化合物が形成され、耐食性が低下した。
【００５９】
比較例５５では、皮材におけるＳｉ含有量が不足しているため、粒界にＡｌ−Ｍｎ系金属間化合物が析出し、耐食性が低下した。比較例５６では、皮材におけるＭｎ含有量が過剰なためにＡｌ−Ｍｎ系巨大金属間化合物が形成され、耐食性が低下した。比較例５７では、皮材におけるＺｎ含有量が過剰なために、ろう付けを擬似した加熱処理の際に皮材が溶融してしまい、加熱後供試材が得られなかった。
【００６０】
比較例５８では、ろう材におけるＳｉ含有量が不足しているためにろうの流動量が不足し、ろう付け性が低下した。比較例５９では、ろう材におけるＳｉ含有量が過剰なためにろうの流動量が過剰となり、心材のエロージョンが発生した。比較例６０では、ろう材の厚さが厚すぎるためにろうの流動量が過剰となり、心材のエロージョンが発生した。比較例６１では、ろう材の厚さが薄すぎるためにろうの流動量が不足し、ろう付け性が低下した。
【００６１】
比較例６２では、皮材の厚さが薄すぎるために、心材から拡散するＭｇによりろう付け性が低下した。
【００６２】
比較例６３では、加熱処理によって心材の結晶が粗大化したために、加熱処理後の引張強度が不足した。比較例６４では、加熱処理後の心材の圧延方向における平均結晶粒径が小さいために、心材のエロージョンが発生した。
【００６３】
比較例６５では、耐力が高くなったために、スプリングバック角度θが大きくなった。そのため、ろう付け性の評価のための試験片（図３参照）を成形する際に、十分な成形性が得られず、安定なフィレットが形成されなかった。比較例６６では、耐力が過度に小さいため、ろう付け性の評価のための試験片を成形する際に座屈が発生した。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】ブレージングシートの概略構造を示す断面図である。
【図２】スプリングバック性の測定のための試験片の加工形状を示す図である。
【図３】ろう付け性の評価のための試験片の構成を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００６５】
１０    ブレージングシート
１１    心材
１２    皮材
１３    ろう材
１５    試験片
１６    皮材側表面
２０    試験片
２１    ろう材側表面
２２    フィレット
【図１】
0005230231.tif 000006
【図２】
0005230231.tif 000007
【図３】
0005230231.tif 000008